试论高性能混凝土配合比的优化设计术

赵斌

摘要：本文結合铁路桥涵施工的具体特点及要求，分析高性能混凝土的特点，并指出其配比与施工中的注意事项。

关键词：高性能混凝土 铁路桥涵 施工 应用

1 高性能混凝土配合比设计原则

1.1最优砂率原则

高性能混凝土由于采用低用水量，因此砂浆量需由增加砂率来补充。

1.2最优浆集比原则

混凝土浆集比为水泥浆与集料的比例。HPC的特点是具有较好的工作性能，即要求具有较高的流动性，因此高性能混凝土要求有较大的胶凝材料总质量。试验研究表明，当采用适宜的集料时，固体浆集体积比取34：60可以很好地解决混凝土强度、工作性和尺寸稳定性之间的矛盾，配制出理想的高性能混凝土。

1.3高性能混凝土低水胶比原则

为达到HPC高耐久性的要求，必须要使所配置的高性能混凝土具有较低的渗透性，因此在高性能混凝土配置过程中水胶比一般在0.2-0.4之间。在此基础上通过混凝土强度调整水胶比，水胶比确定后，通过细掺量的掺加来保证混凝土的强度。

2 高强混凝土配合比的优化

2.1实验方法

保持水胶比不变，改变用水量进行配合比设计实验，通过改变高效外加剂的参量，是的混凝土满足设计要求，对不同等级的混凝土进行分别实验，选择合理的水量。

2.2实验配合比

以强度为C30等级，塌落度要求140-160mm为例，保持水胶比为0.46、粉煤灰与胶凝材料比为30%不变，用水量的选用为160-180Kg/m3，得到表为：

2.3实验结果

可以得到混凝土的抗压成都并没有随着水泥量的增加而增加，而是随着水胶比成正比关系，等级强度为C30、塌落度140-160mm送混凝土，用水量为165-170kg/ m3为宜。

2.4粉煤灰掺量优化

以强度为C30等级，塌落度要求140-160mm为例，保持水胶比不变，粉煤灰掺量分别为15%、30%、35%得到表为：

粉煤灰优化试验配合比表

2.5实验结果

根据上述实验，混凝土自密性能、力学性能检测结果可以看出，伴随自密实混凝土添加粉煤类量增加，让自密实混凝土以及和易性提升，当粉煤类掺量达40%之后出现了泌水的情况。同时通过七天自密实混凝土抗压强度可看出，随着自密实混凝土的粉煤灰掺量增加抗压少，而一月的抗压强度则呈现出反向情况，即掺量增多抗压强增加，但超40%后会开始下降。粉煤类对于混凝土的和易性有改善的用处。通过实验数据可知，其掺量要控制在25%-35%左右，在30%时达到最佳状态。

3 高性能混凝土配合比设计

3.1原材料的选择

当前，高性能混凝土一般由水泥、砂、石、水、外加剂再加上粉煤灰、矿粉、硅灰中的一种或几种所组成，对高性能混凝土的原材料进行控制，主要是对这几种原材料进行合理的选用和控制。

3.1.1水泥

高性能混凝土采用的水泥一般选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。其要求各项指标均能满足GB175-2007通用硅酸盐水泥标准要求。同时应注意以下几点：a.流动性好，需求量低。b.低的碱含量，恰当的颗粒级配。C.与外加剂的相容性。

3.1.2矿物掺和料

矿物掺和料应选用品质稳定的产品。矿物掺和料的品种宜为粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰，均应符合相应的质量标准要求。

3.1.3骨料

细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的天然洁净中粗河砂，不得使用海砂；粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石。高性能混凝土所用粗骨料应采用二级或多级配碎石混配而成，其要求各项指标均能满足《混凝土工程施工质量验收标准》。

3.1.4外加剂

应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品，外加剂与水泥之间应具有良好的相容性。

3.2外加剂选取

高强混凝土应该用高性能减水剂拌制，而聚羧酸类高性能减水剂的在此类工程中的应用已经相当广泛。聚羧酸类高性能减水剂与萘系、蒽系、木质素系、氨基磺酸系等传统型减水剂相比，具有更高的减水率，容易达到30%以上。且聚羧酸类高性能减水剂配置高强混凝土时，具有更优异的拌合性能，相对而言更易达到施工性能，不易过掺、板结，还能减少混凝土收缩。

3.3集料选取

拌制高强混凝土的细集料宜采用细度模数在2.6-3.0以上的河砂，可获得良好的和易性和强度，有的学者甚至认为可采用3.0以上的粗砂。细骨料的含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%。细骨料的其他质量指标应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006的规定。同时拌制高强混凝土的粗集料适宜采用5～25mm的连续粒径级配碎石。粗骨料的最大粒径不宜大于25mm，针片状颗粒含量不宜大于5%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不应大于0.2%。粗骨料的其他质量指标应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006的规定。

4 结束语

高性能混凝土逐渐在铁路桥涵的施工中得到广泛的运用，而要想充分发挥高性能混凝土的优势，克服其收缩性较大的缺陷，就要首先充分认识到高性能混凝土的特点和铁路桥涵地施工对其提出的要求，并从原材料的选择和施工过程的质量控制这两个方面严格把关，确保高性能混凝土的施工质量。

参考文献：

[1] 关沃康，吴石川.C80高性能混凝土的研究与应用[J].商品混凝土2010，（09）

[2] 梁大鹏.高性能混凝土施工技术探讨[J].山西建筑.2011